Aerodynamika axiálních větrných turbín
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
V dnešnej dobe sa problém klimatických zmien stáva v spoločnosti čoraz aktuálnejšou témou. Zvýšenie priemernej teploty na Zemi čo i len o pár stupňov, môže mať katastrofické následky. Jedným z možných riešení sa javia obnoviteľné zdroje energie, ako sú fotovoltaika, biomasa či energia vody a vetra. Práve problematikou aerodynamiky posledného menovaného zdroja sa zaoberá táto práca. Veterné turbíny transformujú kinetickú energiu vetra na mechanickú prácu. Účinnosť tejto premeny je fyzikálne obmedzená na 59,26 %, avšak v realite dosahuje hodnoty okolo 45 %. To je spôsobené tromi najväčšími stratami vznikajúcimi vo veterných turbínach ako sú: straty vírením, straty konečným počtom lopatiek, profilové straty. So započítaním týchto troch strát a opierajúc sa o analytické vzťahy je vykonaný aerodynamický návrh lopatky. Následne sa pristúpilo k numerickému výpočtu, ktorý vo výsledku očakáva vyššiu hodnotu odporovej a nižšiu hodnotu vztlakovej sily na profil, ako výpočet analytický. Veľkosti týchto odchýlok sú akceptovateľné a je teda možné konštatovať, že numerický výpočet dokázal relatívne presne simulovať silové pôsobenie prúdu vzduchu na lopatku.
Nowadays, the climate change issue is becoming more and more actual in our society. Increase of the average temperature on Earth in a couple of degrees could have catastrophic consequences. One of the possible solutions seems to be renewable energy sources as photovoltaics, biomass of water and wind energy. This thesis deals with the aerodynamics problems of wind energy source. Wind turbines transform kinetic energy of wind to mechanical power. The efficiency is physically limited to 59,26 %, but in reality, it is getting around 45 %. This is caused by three biggest losses inducted in wind turbines as wake losses, losses due to finite number of blades and drag losses. Based on analytical relationships and including these three losses the aerodynamics blade design is conducted. Later, the numerical simulations show higher values of drag and lower values of lift force on airfoil compared to analytical calculation. In fact, percentage deviations are acceptable and to conclude, the numerical analysis was able to relatively accurately simulate force action of free stream velocity on the blade.
Nowadays, the climate change issue is becoming more and more actual in our society. Increase of the average temperature on Earth in a couple of degrees could have catastrophic consequences. One of the possible solutions seems to be renewable energy sources as photovoltaics, biomass of water and wind energy. This thesis deals with the aerodynamics problems of wind energy source. Wind turbines transform kinetic energy of wind to mechanical power. The efficiency is physically limited to 59,26 %, but in reality, it is getting around 45 %. This is caused by three biggest losses inducted in wind turbines as wake losses, losses due to finite number of blades and drag losses. Based on analytical relationships and including these three losses the aerodynamics blade design is conducted. Later, the numerical simulations show higher values of drag and lower values of lift force on airfoil compared to analytical calculation. In fact, percentage deviations are acceptable and to conclude, the numerical analysis was able to relatively accurately simulate force action of free stream velocity on the blade.
Description
Citation
DUBNICKÝ, L. Aerodynamika axiálních větrných turbín [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
sk
Study field
Energetické inženýrství
Comittee
doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jan Fiedler, Dr. (místopředseda)
doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. (člen)
doc. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Milčák (člen)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Hrdlička, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2019-06-13
Defence
Student zodpověděl dotazy oponenta při obhajobě. Dotazy členů komise při obhajobě závěrečné práce: Jaký vliv na celkový výkon turbíny by měly okrajové ztráty? Proč zrovna 1 MW turbína a návrhová rychlost 8 m/s? V Číně a v Americe vyrobí pouze 5 % pomocí větru, upřesněte.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení